CN103314024A - 树脂成形体及使用其而成的层叠体 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种树脂成形体,其是将聚合性组合物[I]固化而得到的树脂成形体,所述聚合性组合物[I]含有下述通式(1)所示的具有脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯成分(A)和具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯成分(B),并且,作为具有脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯成分(A),含有丙烯酸酯成分(a1)(R3:氢)和甲基丙烯酸酯成分(a2)(R3:甲基)。本发明的树脂成形体的光学特性、热特性、机械特性优异,尤其作为显示器用的塑料基板是有用的。(其中,R2为碳数1~6的任选含有醚的亚烷基,R3为氢或甲基,n为0或1,a为1或2,b为0或1。)
Description
技术领域
本发明涉及将聚合性组合物固化而成的树脂成形体,特别涉及如下的树脂成形体,即,所述树脂成形体为片状或薄膜状的树脂成形体,是光学特性、热特性、机械特性、电特性优异的树脂成形体,尤其作为静电容量方式的触摸面板用的塑料基板是有用的。
背景技术
一直以来,作为显示器用的基板,往往使用玻璃为基板。例如,覆盖视窗(cover window)、触摸面板、液晶显示器、和有机电致发光(EL)显示器中通用厚度0.5~1mm左右的玻璃基板。近年来,从轻量薄型化、安全性提高的观点出发,此外,以柔性显示器的制造为目的,也开始使用塑料制的基板。实际上,也有覆盖视窗使用聚甲基丙烯酸甲酯(以下PMMA)、聚碳酸酯的基板,或触摸面板通用形成有ITO等的透明电极的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。对于这种塑料基板,不仅要求透光率、双折射等光学性能,而且要求耐热性、线膨胀系数等热特性、耐冲击性、表面硬度、弯曲模量等机械特性、吸水率、比重、耐化学药品性、耐溶剂性、以及无机膜的密合性等高度的加工适性。
为了满足这些各特性,无论热塑性或热固化性都提出了许多树脂,但现状是,例如,若提高树脂的耐热性,则耐冲击性降低,或者若配混纳米填料来提高表面硬度,则光学特性降低。进而,薄膜的贴合、硬涂等多层化技术导致成本提高。
另外,在近年来的提案中,也见到将特定的光聚合性组合物光固化而得到的成形体。例如,公开了含有2官能的(甲基)丙烯酸酯和分子内具有两个以上硫醇基的巯基化合物的聚合性组合物可得到双折射小的树脂成形体(例如,参照专利文献1)。此外,公开了含有75wt%以上的3官能以上的脂肪族(甲基)丙烯酸酯化合物的聚合性组合物可得到耐热性高且双折射小的树脂成形体(例如,参照专利文献2)。进而,公开了含有2官能的脂肪族(甲基)丙烯酸酯化合物和3官能以上的(甲基)丙烯酸酯化合物的聚合性组合物可得到耐热性高且线膨胀系数小的树脂成形体(例如,参照专利文献3)。
另外,公开了由具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和具有脂环结构的多官能(甲基)丙烯酸酯形成的光聚合性组合物可得到铅笔硬度高的树脂成形体(例如,参照专利文献4),公开了由具有脂环结构的单官能(甲基)丙烯酸酯、具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、和具有脂环结构的多官能(甲基)丙烯酸酯形成的光聚合性组合物可得到光学特性、热机械特性优异的树脂成形体(例如,参照专利文献5),公开了由特定的脂环骨架2官能(甲基)丙烯酸酯系化合物、特定的脂肪族4官能(甲基)丙烯酸酯系化合物、和具有脂环骨架的分子量200~2000的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯系化合物形成的光聚合性组合物可得到光学特性、热机械特性优异的树脂成形体(例如,参照专利文献6)。
专利文献1:日本特开平9-152510号公报
专利文献2:日本特开2002-302517号公报
专利文献3:日本特开2003-292545号公报
专利文献4:日本特开2006-193596号公报
专利文献5:日本特开2007-204736号公报
专利文献6:日本特开2007-56180号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,即使拥有这些公开技术,也很难说取得了各特性的平衡。例如,关于专利文献1~3中公开的技术,通过高度的交联结构,耐热性得到提高,但是,由于分子链不具有吸收冲击的化学结构,因此,容易破裂,只能够得到与玻璃同等的耐冲击性。通常,耐热性与耐冲击性是相反的性能,该问题是大大减小使用塑料基板代替玻璃的机会的原因。
另外,关于专利文献4~6的公开技术,通过氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的配混,耐冲击性得到改良,但是,由于仅使用丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的任一种,因而其效果尚未令人满意,例如,专利文献4的实施例中记载了16g轻落球冲击试验的结果,有需进一步改良之处。
因此,在这种背景下,本发明的目的在于,提供兼具耐热性和耐冲击性的适于玻璃替代基板的树脂成形体。
用于解决问题的方案
而本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究,结果发现,形成树脂成形体的聚合性组合物中含有具有特定脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯成分、和具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯成分,进而,作为该具有脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯成分,组合使用丙烯酸酯成分和甲基丙烯酸酯成分,从而能够得到耐热性和耐冲击性两者优异的树脂成形体,从而完成了本发明。
即,本发明的要旨涉及一种树脂成形体,其特征在于,其是将聚合性组合物[I]固化而得到的树脂成形体,所述聚合性组合物[I]含有下述通式(1)所示的具有脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯成分(A)和具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯成分(B),并且,作为具有脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯成分(A),含有丙烯酸酯成分(a1)(R3:氢)和甲基丙烯酸酯成分(a2)(R3:甲基)。
[化学式1]
(其中,R2为碳数1~6的任选含有醚的亚烷基,R3为氢或甲基,n为0或1,a为1或2,b为0或1。)
需要说明的是,此处所说的多官能是指分子内具有两个以上(甲基)丙烯酰基。
另外,本发明还提供在前述树脂成形体的至少一面形成阻气膜而成的层叠体,进而,还提供在前述树脂成形体的至少一面形成透明导电膜而成的层叠体、尤其是用作静电容量方式的触摸面板基板的层叠体。
发明的效果
根据本发明,可得到具有高透明性、高耐热性、高耐冲击性、高表面硬度、高表面平滑性、和适度的弯曲模量的树脂成形体,该树脂成形体与阻气性优异的阻气膜、导电性优异的导电膜的层叠容易,得到的层叠体尤其适合作为触摸面板等显示器用基板。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。需要说明的是,在本发明中,“(甲基)丙烯酸酯”是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的总称。
本发明的树脂成形体是将聚合性组合物[I]固化而成的,该聚合性组合物[I]含有上述通式(1)所示的具有脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯成分(A)和具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯成分(B)。
由于本发明中使用的成分(A)和成分(B)都具有脂环结构,因此,得到的树脂成形体的高耐热性化、低吸水率化等容易达成,另外,具有通过减小固化收缩,能够减小制造时的延迟量的优点。
上述成分(A)只要是上述通式(1)所示的具有脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯即可。
在通式(1)中,R2为碳数1~6的任选含有醚的亚烷基,碳数优选为1~3。R3为氢或甲基,n为0或1、优选为1,a为1或2,b为0或1。
作为这种成分(A)的具体例子,例如可列举出双(羟基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二丙烯酸酯、双(羟基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二甲基丙烯酸酯、双(羟基)五环[6.5.1.13,6.02,7.09,13]十五烷-二丙烯酸酯、双(羟基)五环[6.5.1.13,6.02,7.09,13]十五烷-二甲基丙烯酸酯、双(羟甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二丙烯酸酯、双(羟甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二甲基丙烯酸酯、双(羟甲基)五环[6.5.1.13,6.02,7.09,13]十五烷-二丙烯酸酯、双(羟甲基)五环[6.5.1.13,6.02,7.09,13]十五烷-二甲基丙烯酸酯、双(羟乙基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二丙烯酸酯、双(羟乙基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二甲基丙烯酸酯、双(羟丙基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二丙烯酸酯、双(羟丙基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二甲基丙烯酸酯等。其中,从耐热性的方面出发,优选双(羟甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二丙烯酸酯和双(羟甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二甲基丙烯酸酯,在本发明中,在上述二(甲基)丙烯酸酯中组合使用二丙烯酸酯(a1)和二甲基丙烯酸酯(a2)是重要的。
作为上述成分(A)的数均分子量,优选为300~550、特别优选为310~500、进一步优选为320~450。数均分子量过小时,固化收缩增大,树脂成形体存在容易产生延迟的倾向,反之,过大时,交联性降低,存在耐热性降低的倾向。
成分(A)为交联性的(甲基)丙烯酸酯,因而通过固化对树脂成形体附加高耐热性。但是,若仅利用丙烯酸酯(a1),则耐热性不充分,反之,若仅利用甲基丙烯酸酯(a2),则耐冲击性不充分。已知,通常,(甲基)丙烯酰基部分以外的化学结构相同时,甲基丙烯酸酯的固化物与丙烯酸酯的固化物相比,耐热性更高。本发明通过优化两者的配混比表现出该效果,并且达成耐冲击性的提高。
通过甲基丙烯酸酯的配混而耐冲击性提高的理由尚不明确,但可以推测是因为树脂中的自由体积增大的缘故。即,可以认为,尽管是交联结构,但在丙烯酸(酯)/甲基丙烯酸(酯)混合树脂中表现出某些冲击吸收结构。
此外,使用一个末端具有丙烯酰基且另一个末端具有甲基丙烯酰基的双(羟基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、双(羟基)五环[6.5.1.13,6.02,7.09,13]十五烷-丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、双(羟甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、双(羟甲基)五环[6.5.1.13,6.02,7.09,13]十五烷-丙烯酸酯甲基丙烯酸酯,也可期待同样的效果,但是,正确控制两种基团的存在比例来批量制造上述化合物变得困难。
成分(A)中的丙烯酸酯成分(a1)(R3:氢)与甲基丙烯酸酯成分(a2)(R3:甲基)的配混比(a1:a2)优选为10:90~90:10(重量比)。配混比的更优选范围根据用途、显示器的制造方法而不同,例如,在触摸面板、有机EL显示器等存在高温处理的用途中,优选的范围为10:90~50:50(重量比)、更优选为10:90~40:60(重量比)、特别优选为10:90~30:70(重量比),甲基丙烯酸酯成分(a2)的配混比过少时,存在树脂成形体的耐热性降低的倾向,过多时,存在树脂成形体的耐冲击性降低的倾向。反之,在覆盖视窗等重视强度的用途中,优选的范围为50:50~90:10(重量比)、更优选为60:40~90:10(重量比)、特别优选为70:30~90:10(重量比),丙烯酸酯成分(a1)的配混比过少时,存在树脂成形体的耐冲击性降低的倾向,过多时,存在树脂成形体的耐热性降低的倾向。
上述成分(B)只要是具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯即可,是分子内含有两个以上(甲基)丙烯酰基的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
成分(B)为多官能,因而能够得到固化速度提高且生产率良好的树脂成形体。另外,通过固化形成交联树脂,能够得到耐热性高的树脂成形体。通常,交联结构导致耐冲击性的降低,但氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的分子内具有氨基甲酸酯基,得到的树脂成形体通过氢键而具有适度的韧性,因此,能够避免耐冲击性的降低。进而,值得一提的是,为了表面硬度的提高,通常使用多官能的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯作为硬涂剂,其皮膜具有高铅笔硬度和耐擦伤性。
多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的官能团从固化速度的方面出发优选为丙烯酸酯。另外,官能团数根据用途、显示器的制造方法而不同,例如,在触摸面板、有机EL显示器等存在高温处理的用途中,优选为3官能以上、更优选为4~10官能、特别优选为5~8官能。在单官能(官能团数1)的情况下,存在树脂成形体的耐热性降低的倾向,官能团数过多时,存在树脂成形体的耐冲击性降低的倾向。反之,在覆盖视窗等重视强度的用途中,优选为6官能以下、更优选为2~5官能、特别优选为2~4官能。在单官能(官能团数1)的情况下,存在树脂成形体的耐热性降低的倾向,官能团数过多时,存在树脂成形体的耐冲击性降低的倾向。
成分(B)的数均分子量优选为200~5000。更优选为400~3000、进一步优选为500~1000。数均分子量过小时,固化收缩增大,树脂成形体存在容易产生延迟的倾向,反之,过大时,存在交联性降低,耐热性降低的倾向。
成分(B)的具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯例如可以通过根据需要使用二月桂酸二丁基锡等催化剂将具有脂环结构的多异氰酸酯与含羟基(甲基)丙烯酸酯反应而得到。
作为具有脂环结构的多异氰酸酯,例如可列举出异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯、1,3-双(异氰酸根合甲基)环己烷、1,4-双(异氰酸根合甲基)环己烷、氢化二甲苯二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯等二异氰酸酯、或者这些二异氰酸酯的三聚体化合物等。其中,从树脂成形体的耐冲击性优异的方面出发,优选使用异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯。
另外,根据需要,也可以使用将上述多异氰酸酯与多元醇反应而成的两末端含异氰酸酯基的化合物。
作为含羟基(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丁酯、2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等。
通过具有脂环结构的多异氰酸酯与含羟基(甲基)丙烯酸酯的反应而得到的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯也可以混合两种以上来使用。
成分(A)与成分(B)的配混比(A:B)为60:40~95:5(重量比)。成分(B)过少时,存在耐冲击性、表面硬度等机械特性降低的倾向,反之,成分(B)过多时,聚合性组合物[I]成为高粘度,存在树脂成形体的制造变得困难的倾向。配混比(A:B)的优选范围为70:30~90:10(重量比)、更优选为75:25~90:10(重量比)、特别优选为80:20~90:10(重量比)。
如此可得到含有具有脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯成分(A)和具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯成分(B)的聚合性组合物[I],该聚合性组合物[I]为了利用光和热聚合中的至少一者固化而制成树脂成形体,优选配混聚合引发剂(C),利用光聚合固化时,优选配混光聚合引发剂(C1),利用热聚合固化时,优选配混热聚合引发剂(C2)。进行光聚合和热聚合两者时,也可以组合使用光聚合引发剂(C1)和热聚合引发剂(C2)。在本发明中,从延迟量的减少和生产率的方面出发,光聚合是优选的。
作为光聚合引发剂(C1),可以使用公知的化合物,例如可列举出二苯甲酮、苯偶姻甲醚、苯偶姻丙醚、二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,6-二甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等。其中,1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等自由基裂解型的光聚合引发剂是优选的。这些光聚合引发剂(C1)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
相对于成分(A)和成分(B)的合计100重量份,光聚合引发剂(C1)的配混量优选为0.1~5重量份、进一步优选为0.2~4重量份、特别优选为0.3~3重量份。配混量过多时,存在树脂成形体的延迟量增大,并且容易产生黄变的倾向,过少时,聚合速度降低,担心聚合未充分进行。
作为热聚合引发剂(C2),可以使用公知的化合物,例如可列举出过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化氢二异丙苯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢等过氧化氢;二叔丁基过氧化物、二枯基过氧化物等二烷基过氧化物;过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化(2-乙基己酸酯)等过氧化酯;过氧化苯甲酰等二酰基过氧化物、过氧化碳酸二异丙酯等过氧化碳酸酯;过氧化缩酮、酮过氧化物等过氧化物。这些热聚合引发剂(C2)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
相对于成分(A)和成分(B)的合计100重量份,热聚合引发剂(C2)的配混量优选为0.1~10重量份、进一步优选为0.5~5重量份、特别优选为0.3~3重量份。配混量过多时,存在树脂成形体的延迟量增大,并且容易产生黄变的倾向,过少时,聚合速度降低,担心聚合未充分进行。
在本发明中,在不损害本发明的树脂成形体的物性的范围内,还可以进一步含有少量的辅助成分,作为该辅助成分,例如可列举出成分(A)和(B)以外的具有烯属不饱和键的单体、链转移剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻聚剂、消泡剂、流平剂、上蓝剂(bluing agent)、染料颜料、填料等。
作为成分(A)和(B)以外的具有烯属不饱和键的单体,例如可列举出甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸环己酯等单官能(甲基)丙烯酸酯;乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇以上的聚乙二醇的二(甲基)丙烯酸酯;1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-1,3-二(甲基)丙烯酰氧基丙烷、2,2-双[4-(甲基)丙烯酰氧基苯基]丙烷、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈等(甲基)丙烯酸衍生物;苯乙烯、氯苯乙烯、二乙烯苯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯系化合物等。
相对于成分(A)和成分(B)的合计100重量份,成分(A)和(B)以外的具有烯属不饱和键的单体的配混量优选为30重量份以下、进一步优选为20重量份以下、特别优选为10重量份以下。配混量过多时,存在树脂成形体的耐热性、耐冲击性降低的倾向。
作为链转移剂,优选多官能硫醇化合物。作为多官能硫醇化合物,例如可列举出季戊四醇四巯基乙酸酯、季戊四醇四硫代丙酸酯等。相对于100重量份聚合性组合物[I],通常以10重量份以下的比例使用这些多官能硫醇系化合物是优选的,进一步优选为5重量份以下、特别优选为3重量份以下。该用量过多时,存在得到的成形体的耐热性、刚性降低的倾向。
作为抗氧化剂,例如可列举出,2,6-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基-对甲酚、2,4,6-三叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基-4-仲丁基苯酚、2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚、正十八烷基-β-(4’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)丙酸酯、2,6-二叔丁基-4-(N,N-二甲基氨基甲基)苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二乙酯、2,4-双(正辛硫基)-6-(4-羟基-3’,5’-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、4,4-亚甲基-双(2,6-二叔丁基苯酚)、1,6-己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)硫化物、4,4’-二硫代双(2,6-二叔丁基苯酚)、三硫代双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2-硫代二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、N,N’-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]肼、(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)膦酸单乙酯钙盐、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)异氰脲酸酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、1,3,5-三-2[3(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基]乙基异氰酸酯、四[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基亚磷酸二乙酯等化合物,这些化合物可以单独使用或组合使用两种以上。其中,四[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷从抑制色相的效果增大的方面出发是特别优选的。
相对于100重量份聚合性组合物[I],抗氧化剂的配混比通常优选为0.001~1重量份、特别优选为0.01~0.5重量份。该抗氧化剂过少时,存在树脂成形体的耐光性降低的倾向,过多时,存在透光率降低的倾向。
如此得到本发明中使用的聚合性组合物[I],该聚合性组合物[I]在23℃下的粘度优选为100~10000mPa·s。更优选为200~5000mPa·s、进一步优选为300~3000mPa·s。粘度过低时,存在成形工序中未聚合的单体变得容易残留的倾向,反之,粘度过高时,存在操作变得困难的倾向。作为调整为上述粘度的方法,主要可列举出适当控制成分(A)和成分(B)的种类、配混量等。
接着,对于本发明的树脂成形体的制造方法,以对聚合性组合物[I]进行光聚合的情况为例进行说明。
作为本发明的树脂成形体的制造方法,例如,优选的是,使用活性能量射线、尤其是波长200~400nm的紫外线、以照射光量1~100J/cm2的范围将上述聚合性组合物[I]光固化并成形。照射光量的更优选范围为5~70J/cm2、进一步优选为10~50J/cm2。照射光量过少时,存在聚合变得不充分的倾向,过多时,存在生产率降低的倾向。紫外线的照度通常为10~5000mW/cm2、优选为100~1000mW/cm2。照度过小时,存在难以充分固化直至成形体内部的倾向,照度过大时,存在聚合失控而延迟量增大的倾向。
紫外线的照射时,若分为多次进行照射,则可得到延迟量更小的树脂成形体,故而优选。例如,可列举出第一次照射总照射量的1/100~1/10左右,第二次以及以后照射需要的剩余量的方法。
作为紫外线源,例如可列举出金属卤化物灯、高压汞灯、无极汞灯等。为了防止由于从光源产生的红外线而聚合失控,也可以对灯使用屏蔽红外线的滤光器、不反射红外线的镜等。
本发明中得到的树脂成形体也可以为了进一步提高聚合度或为了释放应力应变而进行热处理,优选在100℃以上进行热处理。
通常,光成形可以通过使用注入模具的间歇式聚合法、或使用带、滚筒等连续的铸造基材的连续式聚合法来进行。在前者的情况下,制作夹着用于控制厚度的间隔物使两片透明玻璃相对的模具,在其模腔中注入聚合性组合物[I],对该聚合性组合物[I]照射活性能量射线而使其聚合,将固化物脱模,从而进行。在后者的情况下,将聚合性组合物[I]或包含聚合性组合物[I]的溶液流延到带、滚筒等连续的铸造基材上,根据需要进行干燥,然后利用连续地照射活性能量射线进行聚合,从铸造基材剥离固化物,从而进行。在本发明中,作为光成形法,也可以是间歇式,但特别是从得到长条的宽的薄膜卷的方面出发,更优选连续成形法。
如此得到本发明的树脂成形体。
该树脂成形体的厚度直接影响塑料基板的刚性、挠性,根据用途进行优化,在本发明中,优选为0.1~3mm、特别优选为0.2~2mm、进一步优选为0.3~1.5mm。其中,例如,在有机EL显示器等重视轻量薄型化、挠性的用途中,优选的范围为0.1~1mm、更优选为0.2~0.7mm、特别优选为0.3~0.5mm,厚度过薄时,存在作为显示器的支撑体的功能降低的倾向,反之,过厚时,存在轻量薄型化变得困难的倾向。另外,例如,在覆盖视窗、触摸面板等还需要刚性、强度的用途中,优选的范围为0.2~3mm、更优选为0.5~2mm、特别优选为0.7~1.5mm,厚度过薄时,存在显示器的保护功能降低的倾向,反之,过厚时,存在轻量薄型化变得困难的倾向。
接着对本发明的树脂成形体的性能进行说明。
从显示器的正常工作的方面出发,优选的是,本发明的树脂成形体在1MHz下的相对介电常数为4以下。相对介电常数超过4时,存在触摸面板上产生的噪音对液晶显示器的驱动产生不良影响的倾向。相对介电常数的更优选的范围为1~3.7、特别优选为2~3.5。相对介电常数可以通过树脂的组成、添加剂来控制。
从显示器的高亮度化的方面出发,优选的是,本发明的树脂成形体的透光率为90%以上。透光率的更优选的范围为91%以上、特别优选为92%以上。需要说明的是,通常,透光率的上限为99%。
从显示器的精细性的方面出发,优选的是,本发明的树脂成形体的延迟量为10nm以下。延迟量的更优选范围为5nm以下、特别优选为2nm以下。需要说明的是,通常,延迟量的下限为0.01nm。
从保护显示器的方面出发,优选的是,本发明的树脂成形体的表面的铅笔硬度为2H以上。铅笔硬度的更优选范围为3H以上、特别优选为4H以上。铅笔硬度过低时,树脂成形体容易划伤,存在显示器的质量降低的倾向。
从制造显示器时的耐热性的方面出发,优选的是,本发明的树脂成形体的玻璃化转变温度为200℃以上。玻璃化转变温度的更优选范围为210℃以上、特别优选为220℃以上。玻璃化转变温度过低时,由于耐热性低,因而存在在将阻气膜、透明导电膜等成膜时变形的倾向。
本发明的树脂成形体的弯曲模量优选为2~4GPa(25℃)。弯曲模量过小时,由于树脂成形体的韧性不足,因此存在在成膜工序、显示器制造工序中发生偏斜、隆起而难以确保均匀的阻气性、导电性的倾向。弯曲模量过大时,存在损害树脂成形体、显示器的挠性的倾向。
本发明的树脂成形体的表面粗糙度Ra更优选为20nm以下。表面粗糙度过大时,存在阻气性、导电性降低、或在显示器中容易产生显示缺陷的倾向。
另外,在本发明中,优选的是,在前述树脂成形体的至少一个面上将阻气膜、透明导电膜成膜,制成层叠体,能够制成具有阻气性的薄膜或片、带透明电极薄膜或片。
作为阻气膜,例如可列举出氧化硅膜、氧化铝等无机膜、由聚乙烯醇系树脂、乙烯-乙烯醇系树脂等乙烯醇系树脂形成的有机膜。作为无机膜,优选厚度0.01~0.1μm的氧化硅膜,作为有机膜,优选厚度0.5~5μm的乙烯-乙烯醇系树脂膜。
需要说明的是,此处所说的阻气膜也包括除了屏蔽氧气、水分的功能之外还以减少由热导致的树脂成形体的翘曲、隆起为目的的膜。
作为透明导电膜,例如可列举出铟和锡的氧化物(ITO)等的无机膜、聚(3,4-亚乙二氧噻吩)(PEDOT)等的有机膜。其中,优选ITO膜。膜厚优选为1000~30000nm、更优选为2000~20000nm、进一步优选为3000~10000nm。上述膜厚过厚时,存在基板产生翘曲的倾向,过薄时,存在导电性变得不充分的倾向。进而,作为表面电阻值,优选为1~1000Ω/□、更优选为10~700Ω/□、进一步优选为20~500Ω/□。上述表面电阻值过高时,存在导电性不足的倾向,过小时,存在触摸面板的位置检测精度降低的倾向。
如此,可得到形成有透明导电膜的层叠体,该层叠体适宜作为触摸面板基板、尤其是静电容量式的触摸面板基板。
实施例
以下,列举实施例对本发明进一步进行具体说明,但本发明在不超出其要旨的范围内不限定于以下的实施例。
需要说明的是,例子中“份”、“%”是指重量基准。
各物性的测定方法如下。
(1)玻璃化转变温度
使用长20mm×宽5mm的试验片,使用Rheology Co.,Ltd.制的动态粘弹性装置“DVE-V4型FT Rheospectrer”的拉伸模式,在频率10Hz、升温速度3℃/分钟、应变0.025%的条件下进行测定。求出得到的复数模量的虚数部分(损耗模量)与实数部分(储能模量)之比(tanδ),将该tanδ的最大峰值温度设为玻璃化转变温度(℃)。
(2)耐落球冲击性
将宽和长分别为5cm的试验片放置在内径4cm的支撑环上,在片中央部使130g的钢球自由坠落,以5cm刻度测定试验片破损的最低高度,评价耐落球冲击性(cm)。
(3)透光率
使用分光光度计(日本分光工业株式会社制,商品名:“Ubest-35”)测定550nm的透光率(%)。
(4)延迟量
用ORC株式会社制的双折射测定装置在25℃下测定延迟量(nm)。
(5)铅笔硬度
根据JIS K-5600,测定铅笔硬度。
(6)相对介电常数
使用Agilent Technologies Inc.制的精密LCR测试仪E4980A、在23℃下测定相对介电常数。测定频率为1MHz。
(7)氧气透过率
用OXTRAN公司制的氧气MOCON测定仪、在23℃、80%RH的条件下测定氧气透过率(cc/天·atm·m2)。
(8)表面电阻值
使用三菱化学株式会社制的四探针法电阻测定仪(Loresta MP)测定表面电阻值(Ω/□)。
<具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制备>
[氨基甲酸酯丙烯酸酯(B-1):具有异佛尔酮结构的2官能氨基甲酸酯丙烯酸酯的制备]
在具备温度计、搅拌器、水冷式冷凝器、氮气吹入口的四口烧瓶中投入异佛尔酮二异氰酸酯53.34g(0.24摩尔)、丙烯酸-2-羟丙酯55.73g(0.48摩尔)、氢醌甲醚0.02g、二月桂酸二丁基锡0.02g、甲乙酮500g,在60℃下进行反应3小时,在残留异氰酸酯基成为0.3%时结束反应,蒸馏除去溶剂,得到氨基甲酸酯丙烯酸酯(B-1)。得到的氨基甲酸酯丙烯酸酯(B-1)的数均分子量为480。
[氨基甲酸酯丙烯酸酯(B-2):具有异佛尔酮结构的6官能氨基甲酸酯丙烯酸酯的制备]
在具备温度计、搅拌器、水冷式冷凝器、氮气吹入口的四口烧瓶中投入异佛尔酮二异氰酸酯53.34g(0.24摩尔)、季戊四醇三丙烯酸酯143.19g(0.72摩尔)、氢醌甲醚0.02g、二月桂酸二丁基锡0.02g、甲乙酮500g,在60℃下进行反应3小时,在残留异氰酸酯基成为0.3%时结束反应,蒸馏去除溶剂,得到氨基甲酸酯丙烯酸酯(B-2)。得到的氨基甲酸酯丙烯酸酯(B-2)的数均分子量为820。
<实施例1>
[聚合性组合物[I]的制备]
如表1所示,将双(羟甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二丙烯酸酯(a1-1)75份(新中村化学株式会社制A-DCP)、双(羟甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷-二甲基丙烯酸酯5份(a2-1)(新中村化学株式会社制DCP)、具有异佛尔酮结构的2官能的氨基甲酸酯丙烯酸酯(B-1)20份、1-羟基环己基苯基甲酮(Ciba-Geigy公司制“Irgacure184”)1份在60℃下搅拌直至变得均匀,得到聚合性组合物[I]。
[树脂成形体的制作]
在使两片玻璃板相对且以厚度0.7mm的硅板为间隔物的成形模具中灌注上述聚合性组合物[I-1](23℃),使用金属卤化物灯、以照度200mW/cm2、光量20J/cm2照射紫外线。然后,将脱模得到的固化物在180℃的真空炉中加热2小时,得到宽300mm×长400mm×厚0.7mm的树脂成形体。得到的树脂成形体如表2所示具有高耐热性和高耐冲击性,光学特性等其它性能也良好。
[层叠体(阻气性片)的制作]
在上述得到的树脂成形体的一个面利用溅射法将厚度0.02μm的由氧化硅形成的阻气膜成膜,得到阻气性片。将该阻气性片的氧气透过率示于表3。
[层叠体(透明导电性片)的制作]
在得到的阻气性片的与氧化硅成膜面相反的一面利用溅射法将厚度0.03μm的由ITO形成的透明导电膜成膜,得到三层结构的透明导电性片。将该透明导电性片的表面电阻值示于表3。
<实施例2~7>
按照表1所示的配混组成制备聚合性组合物[I],与实施例1同样操作,得到树脂成形体。得到的树脂成形体的物性如表2所示。
进而,与实施例1同样实施,得到层叠体(阻气性片)和层叠体(透明导电性片)。得到的层叠体的氧气透过率和透明导电膜的表面电阻值如表3所示。
<比较例1>
按照表1所示的配混组成制备聚合性组合物,与实施例1同样操作,得到树脂成形体。得到的树脂成形体的物性如表2所示,耐热性和耐冲击性均低。
进而,与实施例1同样操作,得到层叠体(阻气性片)和层叠体(透明导电性片)。得到的层叠体的氧气透过率和透明导电膜的表面电阻值如表3所示。
<比较例2>
按照表1所示的配混组成制备聚合性组合物,与实施例1同样操作,得到树脂成形体。得到的树脂成形体的物性如表2所示,耐热性优异,但耐冲击性低。
进而,与实施例1同样操作,得到层叠体(阻气性片)和层叠体(透明导电性片)。得到的层叠体的氧气透过率和透明导电膜的表面电阻值如表3所示。
[表1]
注)()内为配混重量份。
[表2]
[表3]
氧气透过率(cc/天·atm·m2) | 表面电阻值(Ω/□) | |
实施例1 | 10 | 350 |
实施例2 | 5 | 300 |
实施例3 | 5 | 300 |
实施例4 | 5 | 300 |
实施例5 | 5 | 300 |
实施例6 | 5 | 300 |
实施例7 | 5 | 300 |
比较例1 | 10 | 400 |
比较例2 | 5 | 300 |
如上所述,作为具有脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯成分(A),仅使用丙烯酸酯成分或仅使用甲基丙烯酸酯成分的比较例1和2无法得到平衡良好地满足耐热性和耐冲击性两者的树脂成形体。进而,比较例1的树脂成形体不仅铅笔硬度差,而且表面电阻值也差。因此可知,这些比较例1和2的树脂成形体不适合作为各种光学材料、电子材料。
另一方面,组合使用丙烯酸酯成分和甲基丙烯酸酯成分来形成的实施例1~7能够得到耐热性、耐冲击性平衡良好地优异的树脂成形体。因此可知,这些实施例1~7适合作为光学材料、电子材料。实际上,在这些实施例1~7的树脂成形体上形成阻气膜、透明导电膜而得到的层叠体作为静电容量方式的触摸面板基板是优异的。
另外,丙烯酸酯成分与甲基丙烯酸酯成分之比(a1-1/a2-1)为90/10以下的实施例2~7能够得到氧气透过率和表面电阻值更加优异的树脂成形体,另一方面,上述比例为10/90以上的实施例1~6能够得到耐热性和耐冲击性两者的平衡更加优异的树脂成形体。进而可知,使用丙烯酸酯成分多于甲基丙烯酸酯成分的实施例1~4从耐冲击性的方面出发是更良好的,是非常有效的。
上述实施例示出了本发明的具体的实施方式,但上述实施例只不过是单纯的例示,不做限定性的解释。本领域技术人员显而易见的各种变形拟包含在本发明的范围内。
产业上的可利用性
本发明的树脂成形体可以有利地利用于各种光学材料、电子材料。例如,可以利用于液晶基板、有机/无机EL用基板、电子纸用基板、导光板、相位差板、触摸面板等各种显示器用构件;以光盘基板、光盘用薄膜·涂层为代表的存储·记录用途;薄膜电池基板、太阳能电池基板等能量用途;光波导等光通信用途;以及功能性薄膜·片、防反射膜、光学多层膜等各种光学薄膜·片·涂层用途。其中,尤其是作为静电容量方式的触摸面板基板非常受到期待。
Claims (9)
2.根据权利要求1所述的树脂成形体,其特征在于,具有脂环结构的2官能(甲基)丙烯酸酯成分(A)中的丙烯酸酯成分(a1)(R3:氢)与甲基丙烯酸酯成分(a2)(R3:甲基)的配混比(a1:a2)为10:90~90:10(重量比)。
3.根据权利要求1或2所述的树脂成形体,其特征在于,树脂成形体的厚度为0.1~3mm。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的树脂成形体,其特征在于,具有脂环结构的2官能甲基丙烯酸酯成分(A)与具有脂环结构的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯成分(B)的配混比(A:B)为60:40~95:5(重量比)。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的树脂成形体,其特征在于,聚合性组合物[I]含有光聚合引发剂(C)。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的树脂成形体,其特征在于,1MHz下的相对介电常数为4以下。
7.一种层叠体,其特征在于,其是在权利要求1~6中的任一项所述的树脂成形体的至少一个面形成阻气膜而成的。
8.一种层叠体,其特征在于,其是在权利要求1~6中的任一项所述的树脂成形体的至少一个面形成透明导电膜而成的。
9.根据权利要求7或8所述的层叠体,其特征在于,其用作静电容量方式的触摸面板基板。
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